Крепление шурфов

Выбор крепежных материалов и конструкций крепи определяется горным давлением и продолжительностью использования шурфа.
Кратковременная крепь возводится в период проведения шурфа или сооружается после его проходки. Эта крепь может быть использована только в период разведочных или инженерно-геологических работ, когда осуществляется опробование пересекаемых пород или взятие пробы в призабойной зоне шурфа.
Кратковременная крепь должна быть легкой и удобной при ее монтаже и демонтаже. Материалами для изготовления элементов кратковременной крепи обычно служат алюминиевые сплавы, сталь и пластмассы (рис. 23.8).

Предпочтительнее использовать кольцевую крепь, состоящую из отдельных колец 1, соединяемых между собой, или каркасно-пластинчатую (рис. 23.9), состоящую из каркаса, на который монтируются пластины. Оба этих вида крепи могут использоваться в недостаточно устойчивых породах (перемежающихся глинах, песках, суглинках и т. п.). Кратковременная крепь используется от одного до нескольких дней.

Сезонная крепь применяется в тех случаях, когда срок службы шурфа измеряется месяцами. Эти шурфы чаще всего используются в качестве технических выработок, соединяющих подземные разведочные выработки (рассечки, квершлаги) с земной поверхностью. Крепь таких шурфов должна обладать большей прочностью по сравнению с кратковременной. Это обусловлено тем, что устойчивость стенок шурфа с течением времени снижается, так как прочность пород, слагающих стенки, при длительном воздейтвии нагрузок уменьшается. Конструировать сезонную крепь для многократного применения в большинстве случаев нецелесообразно, так как с течением времени (несколько месяцев) ее зажимает в шурфе породой, и извлечь крепь обратно без повреждений практически невозможно.
Для повторного применения в лучшем случае могут применяться несущие элементы крепи, например распорные кольца 1 (см. рис. 23.9). Соответственно с этим, вспомогательные детали крепи разового использования могут быть изготовлены из деревянных досок толщиной до 50 мм. Такая крепь называется каркасной.
Долговременная крепь применяется для шурфов, эксплуатируемых в течение длительного времени, измеряемого годами. Это крепь одноразового использования, поэтому ее конструкция не предусматривает возможность демонтажа. К долговременным крепям относят каркасную и анкерную, а также крепь из железобетонных колец, из металлических и пластмассовых труб или колец. В качестве материалов для пластмассовой крепи применяют стеклопласт, винипласт и полиэтилен.
В зависимости от устойчивости пород в стенках шурфа, их прочности и глубины шурфа давление на крепь можно вычислить по формуле, Па

где ρ — плотность породы, кг/м3; Н — глубина шурфа, м; φв — угол внутреннего трения, град; φв=30° — для рыхлых пород; φв=40° — для плотных пород; с — сцепление частиц породы, Па; с=5∙10в4 — для рыхлых пород; с=10∙10в4 — для пород средней плотности; с=15∙10в4 — для плотных пород.
Толщина стенок крепи может быть определена по формуле:

где Rк — внутренний радиус крепи, м; σсж — предел прочности при сжатии материала крепи, Па.
Подробнее о расчете крепи см. в разделе III.